Wissenschaftliche FAQ
Was ist der Unterschied zwischen einem Liposom und einem Transfersom®?
Unter Liposomen versteht man ganz allgemein thermodynamisch (quasi)stabile
Lipidvesikel mit mindestens einer Lipiddoppelschicht, die einen wässrigen
Kern umschließt. Liposomen bestehen meist aus Lipiden (z.B. Phosphatidylcholinen),
die spontan Aggregate in Form von ausgedehnten, flachen Doppelschichten
bilden. Um die Stabilität konventioneller Liposomenvesikel zu erhöhen,
werden oft Cholesterol oder andere doppelschichtversteifende Substanzen
in die Lipidmembran eingebaut. Dem gleichen Zweck dient der Einsatz von
Lipiden mit Kettenschmelztemperatur oberhalb der Verwendungstemperatur.
Alle gängigen Liposomen haben daher eine widerstandsfähige und
wenig durchlässige Membran, welche jedoch zugleich ziemlich unflexibel
ist. Fluide Membranen werden in liposomalen Wirkstoffträgern normalerweise
gemieden, da sie als zu durchlässig und instabil gelten.
Ein Transfersom® ist im weitesten Sinne des Wortes ein zwei- oder
mehrkomponentiges Aggregat, welches semipermeable Barrieren durchdringen
und dabei Stoffe von der Auftragungsseite auf die Wirkungsseite transportieren
kann. Diese Fähigkeit wird durch eine unüblich hohe und selbstregulierende
Anpassungsfähigkeit der Transfersom®-Membran erreicht.
Etwas enger gefasst ist ein Transfersom® ein Tröpfchen, das
von einer Lipid(doppel)schicht umgeben ist, die ausreichend weich ist,
um Penetration von feinen Poren zu erlauben, auch wenn diese kleiner sind,
als der Tröpfchendurchmesser. Dies erfordert einerseits eine sehr
niedrige elastische Energie der Tröpfchenmembran. Eine weitere Voraussetzung
für die Passage durch die Poren ist, dass die Vesikelmembran problemlos
Änderungen des Oberflächen/Volumen-Verhältnisses erlaubt.
Letztere erfordern zwingend eine lokale Durchlässigkeit der vesikelumgebenden
Doppelschicht.
Typischerweise ist ein Transfersom® ein insgesamt stabiles, lokal
kontrolliert destabilisiertes, gemischtes Lipidsäckchen (Lipidvesikel).
Die lokale Metastabilität der Vesikelmembran bedingt die äußerst
hohe Flexibilität dieser Membran und fördert somit die Deformierbarkeit
des Vesikels. Die aussergewöhnlich hohe, vom äußeren Stress
abhängige, Anpassungsfähigkeit der Vesikelmembran, ist auch
der Hauptgrund dafür, dass ein Transfersom® sich der äußeren
Beschränkung der Pore anpassen kann, um diese zu passieren. Kurz,
ein Transfersom® zeichnet sich im Vergleich zu einem 'normalen' Lipidvesikel,
d.h. zu einem Liposom (siehe oben), durch eine mindestens 10-fach flexiblere
und durchlässigere Lipidmembran aus.
Was macht ein Transfersom® stabiler als ein Liposom?
Ein wichtiger Unterschied zwischen einem Transfersom® und einem Liposom
besteht in der weitaus höheren Hydrophilie des Erstgenannten. Die
Transfersom® Membran quillt im Wasser stärker als die Doppelschicht
eines konventionellen Vesikels. Die erhöhte Membranhydrophilie und
-Flexibilität der Transfersom® Vesikel verringert gleichzeitig
die Vesikelneigung zur Aggregation und Fusion. Diese beiden Vorgänge
werden für Liposomen unter osmotischem Stress beobachtet und führen
zum Zusammenbruch der Suspension von solchen herkömlichen Vesikeln.
Wie groß ist ein Transfersom®?
Die Größe eines Transfersom® ist typischerweise vergleichbar
mit dem Durchmesser eines gängigen Liposoms in den üblichen
pharmazeutischen Formulierungen. Mischmizellen aus den gleichen Komponenten,
die auch in Transfersomen® Verwendung finden, sind hingegen weitaus
kleiner. Meistens werden Transfersomen® in der Größenordnung
von 100 nm, d.h. von einem Hunderttausendstel eines Millimeters
verwendet.
Wie sicher ist die Anwendung eines Transfersom® auf der Haut?
Auch wiederholte Verwendung von Phospholipidsuspensionen, die Liposomen
mit ähnlichen Phosphatidylcholinen enthalten, auf der Haut sind laut
Literatur harmlos und nicht reizend. Es wurde sogar beschrieben, dass
Hautbehandlung mit Liposomen einen vorteilhaften, hautpflegenden Effekt
haben soll. Makroskopische Untersuchungen mit Transfersom®-Suspensionen
weisen in die selbe Richtung. So wurde in einem in vitro Haut-Toxizitätstest
kein Unterschied zwischen der Wirkung von hochverformbaren Vesikeln und
von Kochsalzlösung, welche als Negativkontrolle diente, beobachtet.
Ähnlich unbedenklich waren die Ergebnisse von in vivo Experimenten
mit Transfersom®-Vesikeln, die über sechs Wochen zweimal täglich
auf Probandenhaut aufgetragen wurde.
Ist ein Transfersom® systemisch toxisch?
Nein. Das humane Plasma enthält bis zu 2 g Phosphatidylcholin pro
Liter. Dies erklärt, warum Phosphatidylcholine gerne als Emulgatoren
für die Herstellung von Sojaöl-Mikroemulsionen zur intravenös
verabreichten künstlichen Ernährung verwendet werden. Ein Sojaphosphatidylcholin
mit 80 % Reinheit wird außerdem ohne merklicher Nebenwirkungen in
einer injizierbaren Valium MM®-Formulierung der Firma Hoffmann-La
Roche eingesetzt.
Die Gesamtmenge an Phospholipid, das in Form von Transfersom® auf
die Haut aufgetragen werden soll, beträgt meistens weniger als 0.5
g pro Tag. Dies sind nur 10 % der Menge an vergleichbaren Lipiden, welche
pro Tag in parenteralen Formulierungen intravenös verabreicht werden.
Die besagte Menge ist auch kleiner als 10 % der natürlichen Variabilität
des Phospholipidgehaltes im Plasma gesunder Menschen. All das legt nahe,
dass - zumindest den Wirkstoffträger betreffend - Transfersom®-Produkte
sehr sicher sein werden.
Was passiert mit einem Transfersom® im Körper?
Das Schicksal von ultradeformierbaren Aggregaten nach Durchdringung der
Hautbarriere hängt primär von der aufgetragenen Lipidmenge pro
Fläche ab. Ist diese Menge klein, bleibt ein Transfersom® meist
in der Hautschicht unterhalb der Lederhaut (dem Stratum corneum)
stehen. Dort werden die eingesetzten Lipide allmählich abgebaut und
der natürlichen biochemischen Zellmaschinerie zugeführt.
Auftragungsmenge im mittleren Bereich liefert soviel Material in die
Haut, dass ein Übertritt von Vesikeln in tiefere Gewebeschichten
unter dem Ort der Auftragung möglich ist. Das Eindringen in die dermalen
Blutkapillaren, die die wichtigste lokale Senke für kleine Moleküle
sind, ist indes für die Lipidvesikel von keiner Bedeutung. Auch ein
Transfersom® ist zu groß, um direkt in eine Blutkapillare zu
gelangen; die Umverteilung der hochdeformierbaren Vesikel im lokalen Gewebe
ist daher sehr wahrscheinlich. Noch reicht aber die Menge an Transfersom®
assoziiertem Material nicht aus, um sowohl die Haut als auch das subkutane
Gewebe vollständig abzusättigen. Ein ultradeformierbarer Vesikel
wird daher letztlich auf natürliche Weise in der Haut und dem umliegenden
Gewebe einschließlich der subkutanen Fettschicht 'entladen' und
abgebaut.
Die Anwendung einer hohen Flächendosis führt dazu, dass die
Haut und das darunterliegende Gewebe mit Lipiden abgesättigt wird.
In diesem Fall wird die lokale biochemische und zelluläre Maschinerie
nicht mit dem gesamten appliziertem Material fertig. Die überschüssigen
Vesikel wandern darum weiter durch die Öffnungen (Fenestrierungen)
in die lymphatischen Kapillaren in der Haut. Diese Kapillaren sind zwar
weniger zahlreich als die Blutkapillaren, dafür aber weit durchlässiger.
Sie erlauben folglich den Vesikeln zunächst die ableitenden Lymphknoten
und durch diese endlich den systemischen Blutkreislauf zu erreichen. Die
Vesikel gelingen somit durch das lymphatische System in den restlichen
Körper. Spätestens im Serum beginnen Vesikel Moleküle mit
der Umgebung, vor allem mit Lipoproteinen, auszutauschen. Für Liposomen
wurde dies im Detail beschrieben. Ein Transfersom® setzt folglich
schließlich seine Nutzlast spätestens in Serum frei und verflüchtigt
sich im Körper. Die meisten der Vesikel, die die Leber erreicht haben,
werden dort natürlich aufgenommen und verarbeitet.
Welche Wirkstoffe können mit einem Transfersom® kombiniert
werden?
Prinzipiell kann ein Transfersom® alle Arten von Molekülen aufnehmen:
lipophile Substanzen werden in die Lipiddoppelschicht eingebaut; Wasserlösliche
(hydrophile) Stoffe finden ihren Platz im wäßrigen Kern der
Vesikel; Amphiphatische Moleküle schließlich adsorbieren typischerweise
an der Lipid/Wasser-Grenzfläche.
Größere Moleküle werden normalerweise durch eine Kombination
mehrerer Wechselwirkungen von den Vesikeln angezogen. Die Beschränkung
der Transfersom®-Beladung mit Wirkstoffen ist daher eher von der erforderlichen
Wirkstoffdosis denn von der Art des Wirkstoffes bestimmt.
Wie wird ein Wirkstoff von Transfersom® Vesikel freigesetzt?
Wasserlösliche Wirkstoffe diffundieren aus dem Transfersom®,
wenn dern Konzentration im Vesikelinneren die äußere Konzentration
übersteigt. Auf der Haut oder in der Nähe der Hautoberfläche
ist dies jedoch nicht der Fall, da hier ein großer Teil des ursprünglichen
Wassers wegen Verdunstung nicht mehr vorhanden ist; das Wirkstoffkonzentrationsgefälle
ist daher eher in das Vesikelinnere gerichtet. Erst in der tieferen -
lebenden und wasserreichen - Region der Haut entsteht spontan ein positiver
Gradient über die Vesikelmembran. Dort beginnt das Transfersom®
folglich, die eingeschlossenen Wirkstoffe freizusetzen. Dieser Prozess
kann durch passende Maßnahmen verlangsamt werden. Wahlweise kann
der Wirkstoff auf ähnliche Weise auch mehr oder weniger in der Haut
zurückgehalten werden, wenn seine Löslichkeit nicht zu hoch
ist.
Fettlösliche Wirkstoffe sind in der Transfersom®-Doppelschicht
fest verankert. Derartige Wirkstoffe müssen daher eher ausgewaschen
werden als dass sie entweichen. Dazu muss ein Transfersom® in die
unmittelbare Nachbarschaft einer Zellmembran bzw. eines Wirkstoffrezeptors
gelangen. Dies ist in hochbeladenem Gewebe normalerweise der Fall. Die
Austauschkinetik hängt allerdings von den Trägereigenschaften
und von der lokalen Konzentration des Wirkstoffes ab. In jedem Fall ist
die Freisetzung fettartiger Wirkstoffe aus dem Transfersom® weitaus
langsamer als für wasserlösliche Substanzen. Dies lässt
sich zur gezielten Verlängerung der lokalen Wirkstoffwirkung einsetzen.
In amphiphatischen Molekülen sind die Eigenschaften wasser- und
fettlöslicher Substanzen kombiniert. Die Freisetzungsparameter solcher
Moleküle liegen daher zwischen den charakteristischen Freisetzungseigenschaften
der beiden letzt genannten.
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